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见微知著洞天开

2019-10-30徐佳

地火 2019年3期
关键词:鄂尔多斯烃源盆地

徐佳

“锦绣河山美如画,祖国建设跨骏马,我当个石油工人多荣耀,头戴铝盔走天涯……”

五一前夕,欢快豪迈的歌曲《我为祖国献石油》在长庆油田公司科研楼报告厅激情回荡。此时,张文正就在其中。

59岁的张文正,身披着吉庆的红色绶带,双手郑重地从公司领导手中接过半人高的油画像。一辈子与石油为伴,和深奥的公式、复杂的数据表、陌生的曲线图打交道的张文正,被油田公司隆重地表彰为做出突出贡献的劳模。

接过画像的那一刻,张文正仿佛穿越了时光的长河,回到他埋头坚守了37年的石油事业的起点。

37载风雨,使命不移,痴心不改,他以水磨工夫在“磨刀石”上做文章,找到了产生孕育油气的母体——烃源岩,摸清了油气成藏聚集规律,并由此出发,带领油田科研团队顺势而为,逢山开路,遇水架桥,破解了油气藏勘探开发的一个又一个奥秘,从一个个小小的化学分子中,牵出了一个个大大的油气藏。

点石成金的魔术师

2016年,一篇题为《精巧的金藻孢囊化石,在三叠系地层首次发现》的文章,發布在全球顶尖地质类杂志《地质》(Geology)上。这项发现将地质历史时期金藻起源的化石证据,往前推进了1亿余年。

众所周知,藻类等动植物的“遗体”腐烂分解形成沉积有机质,在地壳剧烈运动下,经过长时间沉积深埋,在高温高压无氧的环境下便生成了我们所熟知的石油和天然气。

“金藻化石的发现时间大幅度提前,绝不仅限于生物学上的意义,更改写了对油气生成有重要贡献的生物类型演化图,为我们油气勘探,打开了一扇新的窗户。”长期从事石油地质研究的解丽琴如是说。

金藻孢囊化石属于超微化石,最小的仅有头发丝直径的八分之一,孢囊壁不到头发丝直径的四十分之一,孢囊壁上仅有一个小开口。要从几千米的地下岩心里找到完整的金藻孢囊化石,难度可想而知。

每次拿到岩心,张文正就把它当成一块宝贝疙瘩,总是先用鞋刷一点点、一遍遍地刷洗,再反复用不同级别的砂纸细细打磨,最后再用扫描电镜抛光。一个个橡皮大小的岩心,被“主人”用数十个牙签粗细的双面胶备注好,每层岩心中化石的状态,或化石碎片,或部分化石残渣……粘贴得十分规整,打眼一看就是一张风干了的千层饼,层次分明。

基础科学研究绝不会一蹴而就,往往要经受十几年甚至几十年冷板凳的煎熬。张文正和他的研究团队坚持收集、分析和研究,对藻类分类和演化过程不断跟进,终于有了突破性进展,新发现金藻孢囊近30种。

在对鄂尔多斯盆地(陕甘宁盆地)长达十余年的藻类分类和演化研究中,张文正和他的团队将这一区域内最早的金藻化石形成时间,由1.1亿年前延伸至2.3亿年前。

“金藻化石的新发现,将深化全球油气生成历史的研究,促使鄂尔多斯盆地地质认识再上一个新台阶。我们找寻油气资源的范围将更广,深度将更深。我们有理由相信,随着研究的深入,新的更大的油气藏正等待着我们!”解丽琴说。

窑洞里的高科技试验

上世纪80年代末,《中国煤成气的开发研究》被列为“六五”国家重大科技攻关项目。张文正参与研究陕甘宁盆地上古生界煤系地层热演化与烃类成因,这将对煤成气开发奠定坚实的数据基础。

张文正为了找到加工试验装置的厂家,几乎跑遍全国,从西峰跑到西安,从上海跑到江苏。因为反应釜是玻璃的,一路上,他脱下棉外套将玻璃器皿包裹起来,用胳膊肘护着不让别人碰。陶瓷加热炉死沉死沉,又不能托运,张文正只能挑着扁担,一路赶火车、挤公交,最终,从江苏无锡把几百斤重的陶瓷加热炉“抱”回甘肃庆阳。接着又踏遍了陕甘宁的沟沟峁峁,采集样本,为试验做准备。

张文正和他的团队开展模拟地层演变温度压力试验,该试验最高温度达600摄氏度,200个大气压,易爆炸。

出于安全考虑,实验室设在一眼极其简陋的窑洞里。在这间小窑洞里,七八台炉子同时运转,窑里温度高达五六十摄氏度。张文正和助手每隔两个小时就要记录一次观察数据,每次取50克的煤样。小小的煤样上要均匀打上8个试验点,连续加热12个小时,以便观察各种温度下的反应情况。整个试验不能受到任何干扰,一旦停电,就要重新做整批试验。

和成功相伴的是失败。寒来暑往,一次又一次的失败,没有击垮张文正的信心,反倒让他决心更大了。张文正相信,所有的困难、坎坷都将过去,它们就如同抛光用的砂纸,只会让成功那一刻更加绚烂夺目。

700多个日日夜夜后,张文正成功了,获取了褐煤、未成熟腐殖型岩石等各种产物的数量、组成性质、煤中各显微组分的烃类生成轨迹和成烃贡献等基础资料,正是这套详实、系统的参数,为靖边大气田的发现提供了理论依据。

紧接着,各种岩类样品从全国不同的版图,不同的地层深度,带着勃勃的地下生机,鲜活地来到张文正的手里。他用自制的加热炉、稳压釜,将它们转化、分解,较完全地收集到热压模拟试验产物(液态烃)中轻烃部分(C6-C14)。他的研究在当时填补了国内外空白。

这些详尽而系统的参数,最终被应用于鄂尔多斯盆地和我国其它若干盆地的油气资源评价中。

刨根到底找气源

靖边气田刚刚开发,奥陶系风化壳天然气属干气,成分相对单一,因而能够获取的地球化学信息量较为有限,气源判识难度大,勘探一直未获大的突破。

当初国内业界知名专家一致认为,靖边气田属于下古生界海相。

在严谨的实验数据基础上,初出茅庐的张文正顶着巨大的压力,推出与当时主流观点相悖的结论:靖边气田属于上古生界煤成气。他明确指出,上古生界的煤系气源岩是靖边气田奥陶系风化壳天然气的“母体”,为古生界天然气勘探方向的抉择,提供了重要理论依据。

在长庆油田和国家自然科学基金的支持下,张文正率先建立了原油轻烃单体和正构烷烃系列、天然气中C5+单体烃等的在线碳同位素分析方法,开拓了运用单体烃碳同位素指标指纹进行原油对比和成因判识,成功应用于鄂尔多斯和我国其它盆地,明确了鄂尔多斯盆地古生界主力气源,对我国具有复杂地质特征的叠合盆地油气勘探,具有重要理论和实践意义。

之后,鄂尔多斯盆地东部龙探1井等探井的勘探发现,进一步证实了这一认识,并最终得到更多专家学者的认可。在这一认识的基础之上,长庆广大科研人员,通过艰苦的技术攻关和勘探实践,在上古生界发现了中国最大的气田——苏里格气田。

张文正没有躺在功劳簿上,而是继续与石头较劲,深入研究“深盆气”的成熟机理,这与非常规致密油气的成熟机理是相通的。

“由于鄂尔多斯盆地构造特殊,以前天然气勘探都是在盆地边上找,到处找构造和圈闭,就像找一口大锅的锅盖。如今通过‘满盆气理论,可直接进军盆地深部,在锅底找气。”张文正解释道。

随后,苏6井的发现也证实了这个理论。张文正和他的团队继而开展多种矿物的溶蚀成岩模拟试验,获得了大量的试验分析数据,开拓了盆地天然气新领域,发现了子洲大气田。

基于他在地球化学领域取得的重要创新性成果,1992年,张文正的《石油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素分析》获得中国矿物岩石地球化学学会第四届侯德封地球化学奖。

摸着石头找石油

“姬塬油田的成功勘探,张文正功德无量!”油田公司主管地质勘探的领导给予张文正高度评价。

在天然气勘探方面一个又一个技术难题被不断攻克的同时,张文正已开始致力于探索完善低渗透油气地质理论,在新的层系寻找油源。

地下有油,勘探才能发现。可思想有油才是精准勘探的前提。张文正在国内首次提出了针对鄂尔多斯盆地大规模低渗透石油富集的“优质烃源岩主控论”,长7优质烃源岩的排烃率高达70%-80%。

张文正及他的科研团队通过模拟试验证明,烃源岩不但能提供物质源,还能提供动力,将绝大部分烃排出来,进入致密砂层,从而形成油藏。就像肌肉注射一样,随着注射的压力,药液通过注射器注入肌肉组织内,进而缓慢在人体的肌肉组织中扩散。相同的是,在烃源岩的排烃压力下(注射器的压力下),油气藏(药液)在地层(人体肌肉组织中)里缓慢沉积,而压力一旦停止,沉积也就缓慢停止了。不同的是,注射器的压力来自人,烃源岩的力量来自岩石内部排烃反应。

他从烃源岩在全盆地的分布范围入手,对盆地中生界的资源有了更清晰全面的认识,资源评价更加科学合理,也坚定了长庆油田稳产5000万吨的信心。这不仅为鄂尔多斯盆地油气并举打下了资源基础,也为推动中国天然气事业的快速发展,做出巨大了贡献。

姬塬地区石油勘探历经五下六上的艰辛,每一个阶段都和成藏认识关系密切。张文正和他的团队重新认识资源潜力,重新认识石油成藏规律,重新认识油藏富集特征,在大量数据和研究的基础上,通过对耿8井长7段页岩屑地球化学分析与研究,证实姬塬大范围发育湖相优质烃源岩,已发生强烈的生排烃作用,具备形成大油田的油源条件。这个理论,再次拉开了姬塬油田勘探的序幕。到2004年底,仅用一年时间,这一地区已拥有三级储量近3亿吨,建成了50万吨的年生产能力,到2007年姬塬油田原油产量突破百万吨,目前已成为长庆油田二次加快发展增储上产的重要区域。

对页岩油和页岩气的研究,他比国内很多人介入得早,其中对烃源岩在排烃过程中油气运移的证据,让国内外顶级专家竖起了大拇指。

2011年,张文正入围国际能源界权威的埃尼奖(Eni award) 2012正式候选人,这代表他在油气生产方面所做出的贡献获得了国际能源界的关注和肯定。

水滴石穿非一日

“很少见中文文章引用率这么高。”陕西科技情报研究院查新员吃惊地说,“张文正的论文被引用率最高的一篇就高達500多次。”

在陕西科技情报研究院,张文正查论文引用率,按照常规的行情,查10篇论文一般也就1000元到2000元,具体费用与查引次数有关。没想到,张教授的10篇论文,单篇论文引用率高达527次,共被引用1502次,查引费用高达万元。

论文的引用率与论文的含金量直接挂钩,表示一篇论文一经公开发表,被其他科研院所、高校的研究人员在公开发表的论文中所引用该论文的次数。这次张文正查的10篇论文,其中有3篇引用率都在300次以上,凸显了其在油气生成等领域研究成果的权威性和可靠性。

在这个一切都讲求快的时代,不乏少数人员急功近利,总想“一口吃成个胖子”。而理论研究不同于其他学科,要取得新进展,往往要经受十几年甚至几十年冷板凳的煎熬。

37年来,他扎根鄂尔多斯盆地,将个人的前途命运与油气勘探紧紧相连,将个人的奋斗与祖国石油事业的发展紧紧相连。

2006年,张文正被评为集团公司十大杰出科技工作者,这在当时是集团公司科技领域中个人的最高奖项。为表彰优秀科技人才,促进科研事业发展,集团公司给每位获奖人员奖励30万元奖金,将奖金全部授予获奖个人,由个人支配。这在当时是一笔巨款。张文正却做了一个让许多人感到不可思议的决定——将绝大部分奖金当作科研经费上交给单位。很多人都笑他傻,可他却认为:奖项虽然颁发给个人,但荣誉却属于团队。

钉钉子往往不是一锤子就能钉好的,而是要一锤一锤接着敲,才能把钉子钉实钉牢。钉牢一颗再钉下一颗,不断钉下去,必然大有成效。张文正以“钉钉子精神”,进一步丰富了陆相生油理论,提出了针对鄂尔多斯盆地大规模低渗透致密油气富集的“优质烃源岩主控论”,摸清了整个盆地油气成藏聚集规律;构建了强烈区域构造活动条件下,淡水湖盆中有机质富集的高生产力模式,从根源上解读了鄂尔多斯盆地优质烃源岩发育机理。

张文正先后多次主持完成国家青年科学基金项目、国家自然科学基金项目以及国家重点实验室课题,荣获1992年中国矿物岩石地球化学学会第四届“候德封奖”、1997年中国科技发展基金会孙越崎科技教育基金“优秀青年科技奖”,入围被誉为国际能源界“诺贝尔奖”的埃尼奖(Eni award )2012正式候选人。他不仅是长庆油田有机地球化学学科带头人,也是中国石油首批跨世纪学术技术带头人,曾荣获全国五一劳动奖章,并享受国务院特殊津贴,被誉为中国石油榜样、集团公司杰出科技工作者。

时光荏苒,跨过59岁的门槛,张文正即将60岁。60岁,对于绝大多数人来说,都意味着可以放下工作的压力、困扰,静享生活的美好。而对张文正来说,一切还是原来的样子,研究的规划还是一样接着一样,倒是看得更透,愈发地恬静、豁达。

如今的张文正,非常喜欢苏轼的这首《观潮》:“庐山烟雨浙江潮,未到千般恨不消。到得还来别无事,庐山烟雨浙江潮。”张文正觉得这正是他37年石油科研工作的真实写照,一生只钻研一件事,唯有初心不可抛,初见科研倍觉高大、艰难,唯有初心不改,勇毅笃行,一切还是原来的本真模样。

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